肿瘤相关中性粒细胞的研究进展

秦 琪 徐 洋 赵 红 综述 张清媛 审校

肿瘤相关中性粒细胞的研究进展

秦 琪 徐 洋 赵 红 综述 张清媛 审校

肿瘤生长依赖肿瘤微环境，肿瘤相关中性粒细胞(TANs)是肿瘤微环境中的一种重要炎症细胞。TANs分为具有抗肿瘤效应的“N1”型和促肿瘤效应的“N2”型。因此，TANs具有对机体有利和有害的两面性。大量研究表明，TANs通过分泌细胞因子和化学因子等，影响肿瘤的生成、转移、血管生成与免疫调节。本文将从TANs的生物学特性和TANs与肿瘤发生发展、预后及治疗等方面，综述TANs和肿瘤关系的研究进展。

肿瘤相关中性粒细胞；肿瘤微环境；肿瘤

肿瘤的发生发展与肿瘤微环境密不可分。肿瘤微环境中除肿瘤细胞以外，还包括各种间质细胞和免疫细胞。其中免疫细胞主要有巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、淋巴细胞和树突状细胞等。活化的免疫细胞通过肿瘤微环境，对肿瘤的发生与发展起着至关重要的作用。而中性粒细胞(Neutrophil)作为免疫细胞的一种，约占循环中淋巴细胞的60%，是机体感染或炎症的第一道防线[1]。我们把浸润在肿瘤微环境中的中性粒细胞称为肿瘤相关中性粒细胞(Tumor-associated neutrophils，TANs)。

TANs对机体具有两面性。由于中性粒细胞寿命短及终末分化表型，长期以来它对肿瘤这种慢性进展疾病的影响不被重视，早期仅认为TANs是肿瘤发生发展的“局外者”。但近期许多证据表明，肿瘤相关无反应炎症是肿瘤发展的一个重要特征，而TANs作为肿瘤相关无反应炎症的重要因素，因此被越来越多的学者认为和恶性肿瘤密切相关[2]。在动物实验中研究者将活化的TANs分为两种，具有抑制肿瘤作用的定义为“N1”型；具有促进肿瘤作用的定义为“N2”型。目前认为，TANs与肿瘤的生长转移、血管生成、免疫调节和临床预后等方面有关。

1 TANs的生物学特性

21世纪初，科学家们就在小鼠的TANs表面检测出成熟中性粒细胞的生物学标志CD11b/LY6G，由此引发了研究热潮。近期有研究数据发现，TANs的胞质和胞膜均表达CD66b，作为TANs在临床实验中的生物学标志，CD66b更具有价值[3-4]。TANs同外周血循环中性粒细胞均来源于粒细胞样髓源抑制细胞(G-MDSC)与脾脏[5]。肿瘤细胞自身及免疫细胞分泌的趋化因子，将TANs前体细胞募集至肿瘤基质。有研究发现，与炎症反应中的中性粒细胞一样，TANs的募集同样存在正反馈机制。IL-8/CXCL8是作用最强的TANs趋化因子，其他趋化因子亦包括CXCL1/KC、CXCL2/MIP-2、CXCL5/ENA-78、CXCL6/GCP-2和MIF等[1]。

与肿瘤相关巨噬细胞相似，TANs可被活化成具有抗肿瘤效应的“N1”型TANs与具有促肿瘤效应的“N2”型TANs[6]。有研究发现，敲除TGF-β，使用IL-8特异性单克隆抗体抑制剂(mAb ABX-IL8)，或者增加G-CSF、肿瘤坏死因子(TNF-α)、CXCL2，可促使TANs活化成“N1”型，反之活化成“N2”型[1-2]。然而，目前对于TANs的活化是否可逆尚不确定[7]，有待进一步探索。

2 TANs与肿瘤的发生发展

2.1 TANs与肿瘤细胞增殖

肿瘤的重要特征之一是基因不稳定性[8]。由于活化类型的不同，TANs对肿瘤细胞的增殖具有不同的作用。研究表明，“N1”型TANs抑制肿瘤细胞的增殖，而“N2”型TANs促进肿瘤细胞的增殖。

2.1.1 “N1”型TANs与肿瘤细胞增殖 抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(ADCC)是“N1”型TANs最重要的抗肿瘤作用机制。抗体通过TANs表面的Fc受体识别肿瘤细胞抗原，从而产生细胞毒性作用，减少肿瘤细胞的增殖[9]。此外，“N1”型TANs可产生活性氧(ROS)和次氯酸(HOCI)直接杀伤肿瘤细胞，抑制肿瘤细胞的增殖。通过释放TNF相关的凋亡诱导配体(TRAIL)，“N1”型TANs还能够诱导某些肿瘤细胞的凋亡[10-11]。在一项体外培养肺癌细胞实验中发现，与未增加“N1”型TANs浸润密度的肿瘤细胞相对比，直接增加“N1”型TANs浸润密度的肿瘤细胞减少了49%左右，说明“N1”型TANs可减少肿瘤细胞的增殖[12]。

2.1.2 “N2”型TANs与肿瘤细胞增殖 “N2”型TANs能通过产生ROS破坏DNA，引起肿瘤细胞的无限增殖[2]。弹性蛋白酶(NE)是“N2”型TANs分泌的一种丝氨酸蛋白酶，进入肿瘤细胞后通过减少负调节蛋白IRS-1的表达，活化PI3K从而促进肿瘤细胞的增殖[13-15]。另有研究表明，肿瘤细胞可分泌CXCL1促进肺癌中“N2”型TANs的浸润，反过来“N2”型TANs促进肿瘤的生长，形成恶性循环[16]。

2.2 TANs与肿瘤的侵袭、转移

基于目前科学家们对TANs与肿瘤进展的研究，可推理出TANs既存在抑制肿瘤转移的一面，又存在促进肿瘤转移的一面。

2.2.1 “N1”型TANs与肿瘤的侵袭、转移 Shen等[3]的研究揭示：TANs阴性是肿瘤浸润深度及淋巴结转移的一项独立影响因素。Abe等[17]使用CD66b+标记TANs，证实在EB病毒相关的胃癌中，高密度的TANs限制了淋巴结转移，说明TANs在胃癌中抑制了肿瘤的进展与转移。有研究发现，在乳腺癌和肾癌中，TANs的浸润可以减少肺转移的发生，其原理为乳腺癌细胞中的TANs释放CCL2，后者促进ROS的分泌，产生细胞毒性作用；而肾癌细胞则是产生IL-8招募“N1”型TANs，控制肿瘤的进展转移[18]。综上所述，“N1”型TANs能够控制肿瘤细胞的增殖，减弱肿瘤细胞的侵袭能力，从而达到抑制肿瘤生长与转移的效果。

2.2.2 “N2”型TANs与肿瘤的侵袭、转移 “N2”型TANs可释放NE、基质金属蛋白酶(MMP-8、MMP-9)和组织蛋白酶G[1]，促使肿瘤细胞通过基底膜转移扩散。一旦肿瘤细胞进入血液循环，“N2”型TANs还能诱导肿瘤细胞聚集，增加其生存能力。“N2”型TANs还可通过分泌肝细胞生长因子(HGF)促进肝癌、肺支气管肿瘤、胆管癌和乳腺癌细胞增殖与转移。在黑色素瘤中，CXCL8/IL-8募集大量“N2”型TANs，与黑色素瘤细胞表面细胞间黏附分子-1(ICAM-1)相互作用，使肿瘤细胞黏附于血管内皮且产生外渗，导致肺转移[19]。乳腺癌细胞通过GM-CSF促进“N2”型TANs释放抑瘤素M(OSM)，促进肿瘤细胞分泌血管内皮生长因子(VEGF)，导致乳腺癌转移与进展[14]。此外还有研究证实，肿瘤细胞也可分泌血凝素(HA)，使TANs活化成“N2”型以增强肿瘤细胞转移能力。由此可见，“N2”型TANs可促肿瘤效应，提高肿瘤细胞增殖与转移能力。

2.3 TANs与血管生成

在肿瘤的发展中，血管生成是一个关键性的步骤。有研究表明，在转基因大鼠肿瘤模型中TANs控制着血管生成的开关。TANs是VEGF在细胞内重要的储存池[15]。“N2”型TANs可分泌MMP-9，后者经细胞外基质释放VEGF和成纤维细胞生长因子-2，促进肿瘤的血管生成[14，20-21]。有研究表明，肿瘤细胞和基质细胞中表达的G-CSF增加了TANs中Bv8的数量，而后者通过调控内皮细胞的增殖，促使血管生成[14]。并且有实验证明，Bv8抗体的使用减少了TANs和外周血中性粒细胞的数量，抑制了血管生成和肿瘤生长。总之，目前对于TANs与血管生成机制的研究仍不全面，需要我们继续探索。

2.4 TANs与免疫调节

在调节先天免疫和获得性免疫方面，TANs同样扮演着至关重要的角色。研究表明，TANs可诱导单核细胞来源的树突状细胞和NK细胞的成熟，增强免疫应答。此外，TANs分泌的BAFF和APRIL是B细胞生长、成熟与分化的关键因素[14]。TANs还可通过释放CCL2/MCP-1和CXCL9/Mig等，招募Th1和Th17细胞；通过分泌CCL17募集调节性T细胞(Treg)促进肿瘤的进展[15，22]。已有研究发现，在炎症相关的结肠癌或皮肤癌动物模型中，可发现大量的TANs浸润在肿瘤基质中，说明TANs引起的免疫炎症与肿瘤发生密切相关。有分析指出，在肺癌的早期阶段TANs 并不具有免疫抑制作用，相反它可增强T细胞应答促进炎症反应[12]，但是在已形成的肿瘤后期TANs则具有免疫抑制的作用[23]。并且Chang等[24]也观察到在大鼠肿瘤形成过程中，TANs是逐渐转变成促肿瘤效应的。

3 TANs与靶向治疗

由于TANs在肿瘤的增殖、发展及转移过程中起到了关键的作用，我们以相关研究为基础，考虑将TANs靶点作为新的治疗方向。总体来说，治疗思路大体是增强机体抗肿瘤能力或者阻止“N2”型TANs在肿瘤细胞中的浸润。具体方法包括以下几点：(1)促使“N1”型TANs的活化：通过诱导TANs使其活化为“N1”型TANs，分泌促炎症细胞因子及ROS等杀伤肿瘤细胞。例如：在大鼠肿瘤模型中，敲除TGF-β可诱导“N1”型TANs的产生，显著抑制了肿瘤的进展和转移；(2)抑制肿瘤组织中“N2”型TANs的浸润：有研究表明，IL-8拮抗剂(ABX-IL8)的使用降低了肿瘤细胞中“N2”型TANs的浸润密度，减少了黑色素瘤与肺癌中肿瘤的生长、转移和血管生成。另外，CXCR1小分子拮抗剂Reparixin同样有效地阻止了“N2”型TANs在肿瘤组织中的募集，并且可选择性地靶向针对乳腺癌干细胞；(3)抑制“N2”型TANs释放酶类物质：例如抑制NE的分泌，能够显著地控制大鼠肺腺癌的生长。唑来膦酸作为一种强效的MMP结抗剂，通过抑制MMP-9的表达和作用，减少了血管生成且降低了宫颈癌的负担[2]；(4)ADCC抗体疗法：通过抗肿瘤单克隆抗体(mAbs)的应用，增强TANs的ADCC潜能。有研究发现，对于EGFR和HER-2这两种不同的肿瘤靶点来说，相对于抗体的单独使用，IgG和IgA的mAbs的融合抗体具有更强的细胞毒性[25]。

4 TANs与临床预后

这些年，学者们一直深入探讨着TANs与肿瘤临床预后的关系。一项Meta分析揭示TANs在多种恶性肿瘤中是一个预后不良的生存指标，比如肝癌、胆管癌、头颈癌和肾癌[14]。在结肠癌方面，一项研究发现TANs可提高结肠癌患者的生存率[26]。在胃癌方面，TANs与临床预后的关系仍存在分歧[3]。例如，有临床试验证实，在胃癌与食管和胃交界处的腺癌中，TANs的高度浸润和淋巴结转移、远隔器官转移及肿瘤UICC分期是正相关的[27]，并且是胃癌总生存率的一个独立预测因素，说明TANs与胃癌的不良预后密切相关；但Engstad等[28]观察到TANs浸润密度高是胃癌的一个良好的预后指标，尤其对于女性胃癌患者来说。此外，TANs对于非小细胞肺癌(NSCLC)患者的预后效果，主要取决于NSCLC的组织学分型。高度浸润的TANs对肺鳞癌(SCC)来说，是疾病相关存活率的一个独立、积极的预后良好指标；相反，TANs则是肺腺癌(ADC)的一个独立、消极的预后不良因素[4]。只有充分地掌握了TANs与这些肿瘤的预后关系，才可有效地指导临床工作中治疗方案的制定，并且在疗效不佳的情况下及时更改治疗策略。

5 小结与展望

TANs作为肿瘤微环境中的一种重要炎症细胞，对肿瘤细胞的增殖、转移、血管生成及免疫调节的作用十分关键。目前我们知道，“N1”型TANs具有细胞毒性作用，产生抗肿瘤效应；而“N2”型TANs可促进肿瘤细胞增殖与血管生成，增强肿瘤细胞侵袭与转移能力，产生促肿瘤效应。因此我们可以通过招募与活化TANs，使“N2”型TANs(促肿瘤细胞)转变成“N1”型TANs(抗肿瘤细胞)，从而达到治疗肿瘤的目的。然而，研究如何利用好TANs的两面性将成为未来的一项严峻挑战，但同时它也会提供给我们一种治疗肿瘤的新思路新方法。

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(收稿：2017-01-12)

Research progress of tumor-associated neutrophils

QINQi，XUYang，ZHAOHong，ZHANGQingyuan

Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

Tumor growth depends on the tumor microenvironment(TME).Tumor-associated neutrophils(TANs)are important inflammatory cells in TME.TANs are divided into“N1”type with anti-tumor effect and“N2”type of tumor-promoting effect.Therefore，TANs have both beneficial and harmful aspects of the body.A large number of studies have been shown that TANs affect tumor formation，metastasis，angiogenesis and immune response，regulated by the secretion of cytokines and chemokines.This review will summarize the biological characteristics of TANs，and tumor development，prognosis and treatment of tumor as well as research progress of the relationship between TANs and tumor.

Tumor-associated neutrophils(TANs)；Tumor microenvironment(TME)；Tumor

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院(哈尔滨 150081)

秦琪，女，(1991-)，硕士研究生，从事乳腺癌及血液、淋巴肿瘤方向的研究。

张清媛，E-mail：zqywsci@163.com

R730.2

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.04.015